专利名称：海上结构、浮力结构以及安装海上结构的方法
技术领域：
本发明涉及一种海上结构，其包括-支撑负载的支撑结构，-附连于支撑结构的浮力结构，该浮力结构适于完全浸没在水面下并漂浮在海底 上方。
背景技术：
US6213045公开了一种通过悬链式系泊缆连接于海底的柱形浮标。柱形浮标包括 具有浮力管的浮力结构，该浮力管各具有从浮力管向下延伸并且在其底部敞开的延伸管。 出于稳定性原因，浮力中心(CB)高于重心(CG)，因此柱形浮标具有设有压载的下桁架部以 及位于波浪活跃区域中的上漂浮部。因此，柱形浮标由于波浪的诱导而在竖向和横向方向 上运动。当该结构在风暴中上下运动时，空气将在延伸管中周期性地分别运动到低液位或 高液位。US6431107公开了一种张力腿平台(TLP)。TLP包括上升到横向支撑 (cross-braced)的桁架支撑结构上的水面上方的上部结构。桁架支撑结构在水面下延伸 一段距离，并且与提供所需浮力的浸没式船体结构接合。锚索附连在船体结构和海底之间。 船体结构具有固定实心压载以及位于多个可变压载/储油箱上方的多个固定浮箱。如果船体结构浸没得很深，例如完全在波浪活跃区域(wave activezone)下方从 而减少作用在船体结构上的波浪诱导力，则作用在固定浮箱上的外部水压将增大。固定浮 箱必须具有足够的结构强度以承受波浪活跃区域下方的外部水压。因此，固定浮箱通常由 用例如内部肋和补强件加强的钢板制成。这导致固定浮箱的重量更大。另外，钢特别容易 受到海水腐蚀的影响。钢结构的维护成本相对较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的、特别是具有低成本的软浮箱的海上结构。这个目的是通过一种包括支撑负载的支撑结构和连接于支撑结构的浮力结构的 海上结构实现的，该浮力结构适于完全浸没在水面下并且漂浮在海底上方，该浮力结构包 括至少一个浮箱，该浮箱设有适于充有加压气体的第一舱和与第一舱流体连通的第二舱， 第二舱适于部分地充有海水，海水在第二舱中限定水_气界面，第一舱的容积显著大于第 二舱的容积，并且浮力结构适于从第一深度移动到大于第一深度的第二深度，其中，第二舱 的高度和位于第一深度处的第二舱内的水-气界面的位置适配成使得当浮力结构从第一 深度移动到第二深度时，水-气界面在第二舱内上升，而不会进入第一舱。根据本发明的海上结构的浮力结构包括一个或多个浮箱。至少一些浮箱是压力平 衡的。压力平衡浮箱的第一和第二舱充有气体，如空气或任何其他合适的气体。相对于第 二舱的容积，第一舱的容积比较大。例如，它大一个或多个量级，即，容积比率为10至100 或更大。第一舱可以设有开口，并且第二舱连接到所述开口从而提供与第一舱的流体连通。
5第一和第二舱之间的开口提供了通道。诸如气体的流体可以从第一舱流到第二舱中，反之 亦然。第二舱也具有开口，其与海水连通，即，海水可以进入第二舱。因此，第二舱向海水的 环境压力敞开。在海上结构安装好后，第二舱的至少一部分充有水，使得当浮力结构处于第 一深度时水-气界面在第二舱内在起始位置处延伸。浮箱内的气体以及第二舱内的一部分 气体是加压气体。水-气界面处的压力与相同液位处的外部水压相等。第一舱内的气体与 海水隔绝，这是因为其由第二舱中的水-气界面隔离了。当浮力结构向下沉到更大深度处，例如，完全在波浪活跃区域下方，则海水将进入 第二舱。水-气界面将在第二舱内向上移动到更高的位置。水-气界面在第二舱中的起始 位置远低于第一舱和第二舱之间的通道，从而将水-气界面保持在第二舱内。当第一舱与 第二舱的容积比率(非常)大时，第一舱内的内部压力实际上并不变化。与如果省略第二 舱时将进入第一舱的水量相比，进入第二舱的水量相对较少。由于气体从第二舱增加到第 一舱而造成的第一舱中的内部压力增加是可以忽略的。因此，当浮箱下降到更大的深度时， 虽然外部水压增加了，但是第一舱上的水压差降低了，而浮箱的总体浮力，即第一和第二舱 一起的浮力在很大程度上得到保持。与此同时，虽然浮力结构移动到更大的深度，但是浮箱 的第一舱的内部和外部之间的压差保持为相对较低。因此，浮箱可以由相对较轻同时具有 抵抗外部水压所需的结构强度的材料制成。另外，浮箱可以由更脆弱的诸如增强塑料的不 锈材料制成，这降低了维护成本。第二舱的高度和水-气界面的起始位置能够防止水进入第一舱。例如，第二舱的 高度等于第一舱的一半高度或全部高度。然而，第二舱的高度可以更大或更小，例如大于第 一舱的高度的四分之一或者为任何其他合适的高度。浮力结构可以在水面下方至少30米处，例如在40、50、100米或更大的深度处。这 样，浮箱通常完全在波浪活跃区域下方。波浪活跃区域为靠近水面的区域，在这里，任何浮 力或漂浮结构受到由波浪、风产生的多种力，或者可能作用在该结构上的其它力。在大多数 情况下，波浪活跃区域在水面下延伸不超过30米。然而，在某些工作条件下，波浪活跃区域 可能延伸到更小或更大的深度。在一个实施方式中，支撑结构安装在浮力结构上。当海上结构运行时支撑结构在 浮力结构上方。支撑结构有可能是开放结构，例如桁架结构，从而允许波浪和水流穿过桁 架，从而在其上产生相对小的水动力。浮箱的第一和第二舱可以具有任意横截面形状，例如，圆形、棱形、矩形等。在一个 实施方式中，浮箱的第一舱包括具有第一直径的周向壁，而其中浮箱的第二舱包括具有第 二直径的管状壁，并且其中第二直径小于第一直径。因此，浮箱特别适于承受内部压力。例如，浮箱的第二舱包括管。该管的直径可以是至少0. 01米。浮箱的第二舱也可 以包括挠性软管，如果需要，在其下端设有配重。该配重使挠性软管大致竖直向下地悬挂在 水中。或者，挠性软管可以由刚性管代替，但是，刚性管和挠性软管以及任何其他合适的舱 的组合也是可行的。在一个实施方式中，浮箱的第一舱和浮箱的第二舱以可拆卸的方式彼此连接。浮 箱的第一舱中保持没有水，这减少了第一舱的腐蚀。浮箱的第二舱包含气体和水。由于腐 蚀，第二舱的寿命周期短于第一舱的寿命周期。能够在将第一舱保持在适当位置的情况下， 将第二舱与第一舱分开并单独更换。
在一个实施方式中，第一舱中的加压气体为空气，并且在水-气界面之间可以设 有密度在空气和水的密度之间的流体，例如油。这就减少了第一舱中的水蒸汽，并且降低了 第一舱中的腐蚀。在一个实施方式中，浮箱的第一和第二舱之间的流体连通可以由阀关闭。有利地， 该阀安装在第一和第二舱之间的开口处或在该开口附近。安装期间，阀是打开的以允许浮 箱的内部和外部之间的压力平衡。一旦将浮箱安装在其希望的深度处，则可以将阀关闭。这 样，浮箱就构成了封闭舱。封闭舱的内部压力在安装深度处周围海水的压力范围内。在一个实施方式中，浮箱设有气体入口，该气体入口用于将气体供给到浮箱中从 而在第二舱中向下推动水-气界面。可以通过气体入口将空气或任何其他合适的气体泵送 到浮箱中以提高内部压力。因此，第二舱内的水_气界面下降。例如，气体入口位于第一舱的下端并且连接于导管和压缩机。气体入口可以设有防 止贮存在浮箱中的气体逸出的控制阀。可替代地，气体入口可以设置成邻近第二舱的底部。 如果气体偶然经由气体入口逸出，则这个位置将确保其不会清空第二舱并因此危及浮箱。浮箱的第一舱可以包括至少一个用于降低浮箱内气压的卸压阀。卸压阀可以用于 平衡浮力结构。例如，操作卸压阀以降低浮箱中的内部压力，由此允许水进入第二舱。这就 降低了浮力结构的内部压力。除了在水-气界面处之外，压力平衡的第一和第二舱内的压力在所有位置上都是 不同的。如果第一或第二舱在任何其它位置上打开，则将导致流体流动。为了以人工进入 的方式检查浮力舱，可以为浮力舱提供没有压差的人孔。例如，可以通过灌注浮力舱或通过 设置压力平衡的人孔而提供这种类型的进入通道。例如，可以通过使用能够在第一舱顶部提供与海水的流体连通的阀来灌注第一和 第二舱，从而实现检查。灌注之后，可以打开人孔并可以进行湿式检查。检查期间损失的浮 力可以通过向其他箱增加浮力而获得弥补。可替代地，可以通过设置下迫(downforcing)通道舱而实现检查，该通道舱足够 大从而使人能够进入第一舱，并且该通道舱延伸到低于第一舱底部的高度处。可以将带阀 的旁通管安装成在第一舱和通道舱之间流体液体连通。当所述旁通管中的阀打开时，来自 第一舱的气体流入通道舱并进入海洋。当通道舱底部的气压等于该液位处的海水压力时， 这种流动将停止。此时通道舱中的压力等于第一舱中的压力，并且当人孔两侧的压力相等 时可以将其打开。这时，可以在干式加压状态下检查第一舱。在一个实施方式中，海上结构包括侧向系泊系统，其包括多个适于连接到海底的 系泊缆。系泊缆可以附连于支撑结构和/或浮力结构。可以设置至少一个系链部件，其在浮力结构和海底之间大致竖向延伸，所述系链 部件由浮力结构的浮力张紧。因此，系链部件沿大致竖向的方向被张紧。这就减少了海上 结构的起伏。对于系到海床上的海上结构，如TLP和张力腿浮标(tension legbuoy)，系链部件 可以以多种方式构造。例如，系链部件包括钢制锚索和/或聚酯缆。然而，也可以使用不同 类型的硬锚索、软锚索或任何其他合适的系链部件来限制漂浮结构的起伏运动。在一个实施方式中，浮力结构安装在具有桁架部分和桁架部分下方的压载部分的 压载结构上。压载部分确保重心(CG)的位置低于浮力中心(CB)。这有利于海上结构的稳定性。本发明还涉及一种适于完全浸没在水面下并且漂浮在海底上方的浮力结构，该浮 力结构包括至少一个浮箱，该浮箱设有适于充有加压气体的第一舱和与第一舱流体连通的 第二舱，第二舱适于部分地充有海水，海水在第二舱中限定水_气界面，第一舱的容积显著 大于第二舱的容积，浮力结构适于从第一深度移动到大于第一深度的第二深度，并且其中， 第二舱的高度和位于第一深度处的第二舱内的水-气界面的位置适配成使得当浮力结构 从第一深度移动到第二深度时，水-气界面在第二舱内上升，而不会进入第一舱。例如，第二舱大致竖直向下延伸等于或大于第一舱的一半高度或全部高度尺寸的 距离。当第一舱下降到超过这个距离的更大深度处时，水-气界面将保持在第二舱内。因 此，基本保持了浮力结构的浮力。另外，第一舱保持没有水。本发明还涉及上述浮力结构用于在所述结构从第一深度移动到大于第一深度的 第二深度时减少浮力损失的应用。本发明还涉及一种安装海上结构的方法，包括-设置包括至少一个浮箱的浮力结构，该浮箱设有适于充有加压气体的第一舱和 与第一舱流体连通的第二舱，第一舱的容积显著大于第二舱的容积，-将下部结构的浮力结构完全浸没在水面下，从而在第一深度处漂浮在海底上，其 中，第二舱部分地充有海水，海水在第二舱内部开口下方第一位置处限定水-气界面，-将浮力结构例如通过压载而移动到大于第一深度的第二深度，在这里，允许水进 入第二舱，从而将第二舱内的水_气界面升高到高于第一位置的第二位置，而不会进入第 一舱。例如，第一舱设有开口，并且第二舱连接于所述开口从而提供到第一舱的流体连 通。水-气界面的第二位置或液位位于浮箱的第一和第二舱之间的开口以下。向更大深度 处的移动以及第二舱的高度设计成使得在第二舱中的上升的水不会到达第一和第二舱之 间的开口。当浮力结构从第一深度移动到第二更大深度时，浮箱内的气体保持在浮箱内。由 于相对于第一舱的容积而言第二舱的容积较小，因此，第一舱内的内部压力保持大致相同。 因此，大致保持了第一舱的浮力。另外，第一舱保持干燥，这就减少了腐蚀。浮力结构可以包括设有控制阀的气体入口，其中，通过气体入口供给气体从而将 水-气界面移动到第二舱内低于第二液位的第三位置。因此，浮力结构可以移动到大于 第二深度的第三深度，其中，允许水进入第二舱从而将水_气界面从第三位置升高到第二 舱内高于第三位置而低于开口的第四位置。浮力结构可以以不大于第二舱长度的步长 (steps)向下移动。当水-气界面到达通向第一舱的开口时，将气体泵送到第一舱中从而将 水位向下推到第二舱的底部。这时，可以将浮力结构再次向下移动第二舱的长度那样的距 离。可以将这个步骤重复所需的次数。在张紧系链部件之后，可以用阀来关闭浮箱的第一和第二舱之间的流体连通。在 这种情况下，在安装海上结构的最后，由阀来关闭浮箱。这样，其就构成了高压下的封闭浮 箱。封闭浮箱的结构可以相对简单且较轻。
现在将参考附图更详细地解释本发明。
图1示出了根据本发明的海上结构的第一实施方式。图2a示出了图1所示的海上结构的浮箱处于第一深度处。图2b示出了图2a所示的浮箱处于大于第一深度的第二深度处。图2c示出了图2a所示的浮箱正在承受压差。图2d至2g分别示出了根据本发明的浮箱的多种结构。图3示出了根据本发明的海上结构的第二实施方式。图4示出了根据本发明的海上结构的第三实施方式。图5示出了根据本发明的海上结构的第四实施方式。图6示出了根据本发明的海上结构的第五实施方式。
具体实施例方式图1所示的海上结构整体用附图标记1来表示。海上结构1形成了特别适合大于 1000米水深的采烃系统。海上结构1包括桁架支撑结构2，其支撑高于诸如海的水体7的 水面8的上部结构3。水体7具有靠近水面8的区域，波浪诱发的大多数水动力在这里产 生，将其称为波浪活跃区域9。上部结构3可以包括甲板结构、钻井及采烃设备和其他结构 (未示出)。桁架支撑结构2部分浸没在水7中。在水面8下，桁架支撑结构2附连于浮力结 构5。浮力结构5在桁架支撑结构2下方。桁架支撑结构2延伸到水面8下一定的深度， 从而使浮力结构5完全在通常的波浪活跃区域9下方。在该示例性实施方式中，浮力结构 5的上端在30m深度处。浮力结构5包括多个浮箱14和安装在浮箱14下方的桁架压载结构6。该桁架压 载结构具有桁架部分29和压载部分30。由于桁架压载结构6，因此重心(CG)位于浮力中 心(CB)下方。海上结构1包括多个系链部件12，各个系链部件12连接在浮力结构5的压载部分 30和海底10之间。在该示例性实施方式中，系链部件12由聚酯系链形成，但是系链部件12 也可以是硬锚索或软锚索。系链部件12由浮力结构5所提供的浮力张紧。系链部件12限 制海上结构1的竖直向上移动。悬链式系泊缆系统32控制海上结构1的颠簸(pitch)和 起伏(surge)幅度。图2a和2b示意性地示出了浮力结构5的一个浮箱14。浮箱14包括第一舱15和 第二舱16。第二舱16的高度h使得能够防止水进入第一舱15。例如，第二舱16的高度h 等于或大于第一舱15的高度H。然而，第二舱16的高度h可以更短些，例如，等于第一舱 15高度H的一半，或者为任何其他合适的高度(未示出)。在该示例性实施方式中，第一舱 15具有周向壁23，其上端由上端壁18闭合。第一舱15具有设有开口 20的底壁17。开口 20可以由阀27(仅在图2b中示出)封闭。周向壁23具有第一直径Dp第二舱16包括管状壁24，其下端具有底部开口 25。管状壁24的上端安装于开口 20。管状壁24具有小于第一舱15的第一直径Di的第二直径D2。在该示例性实施方式中， 管状壁24由刚性钢管形成。直径込可以小到0.01m。当阀27打开时，开口 20提供了第一 舱15和第二舱16之间的流体连通。浮箱14的内部通过入口 100充有诸如加压空气的加压气体。由于浮箱14浸没在
9水下，因此水体7的外部水压导致水通过第二舱16的底部开口 25而进入。在第二舱16内 形成水_气界面21。浮箱14内的气体处于内部气压下。第二舱16内的内部气压被控制成 使得水_气界面21处于靠近第二舱16下端的位置或液位处(参见图2a)。图2b示出了当浮箱下降到更大的深度时，水-气界面21在第二舱16内上升。一 定量的水经过第二舱16的底部开口 25进入第二舱16。因此，敞口浮箱14是压力平衡的， 这就减轻了其重量，因为否则的话将必须对封闭浮箱进行大力加强以承受更大深度处的水 压。水-气界面21保持低于开口 20，即保持第一舱15中没有水。这就减少了第一舱 15的腐蚀。此外，当第二舱16的直径D2小于第一舱15的直径Di时，已经进入第二舱16的 水量相对较小。因此，当敞口浮箱14下沉时，其浮力损失相对较低。图2c所示的浮箱与图2a和2b所示的浮箱大致相同。相同和相似的部件用相同 的附图标记表示。图2c示出了在不同深度处作用在浮箱14的第一和第二舱15、16上的不 同压力。当浮箱14必须承受更大的压差时，其重量增加。在图2c中，浮箱14的第一舱15 的高度为X，并且在水面8以下深度Y处工作。在该深度Y处，其承受对应于深度变化量Z 的附加压差。深度变化量Z例如为当结构位于工作深度时由竖向系泊力、损坏情况和潮水 及波浪作用产生的结构向下运动的结合。当浮箱14安装好并且能够工作时，第一舱15的 下端位于深度Y+X处，在该示例性实施方式中，第二舱15的下端位于大于X+Y+Z的深度处。如果第一舱15主要由平表面构成，则其能够承受与外部压力大体相同的内部压 力。这将形成高效的浮力设计，只要到第一舱15的上端壁18的工作深度Y大于浮力舱14 的总高度X+Z即可。如果第一舱15的设计为使其承受内部和外部压力的能力不同，则内压 强度将主导该设计。因此，该设计将集中在使内压承受能力等于或大于外压承受能力。也可以仅使用软容积(soft volume)来安装该结构。具有设有软浮力(soft buoyancy)的第一舱的结构可以由阀27来关闭，从而形成硬加压舱。由于与深度变化量Z 对应的附加压力可以由内压和外压分担，所以浮箱，特别是第一舱的结构效率和/或重量 可以得到改善。使用该方法时，第一舱的内压和外压承受能力之和可以用于来均衡对应于 深度变化量Z的附加压力。在这种情况下，假设例如对于第一舱来说内压和外压承受能力 是相等的，则第一舱将被置于等于Y+X+Zint之和的深度处，然后阀27将关闭。一旦第一舱 处于这种压力下，则其能够在内压和外压下超过深度变化量Z地工作。图2d_2g示出了根据本发明的浮箱的多个示例性实施方式。相同和相似的部件用 相同的附图标记表示。当然，根据本发明可能有许多其他构型。可以首先对浮箱，例如图2a_2g所示浮箱进行主动加压。然后，该敞口浮箱允许在 无主动加压(即不主动增加压力)的情况下进行深度变化。该深度变化由第二舱来控制。 第二舱的高度足够大以避免水进入第一舱。图3示出了根据本发明的海上结构的第二实施方式。相同和相似的部件用相同的 附图标记表示。图3所示的海上结构1具有封闭浮箱34和压力平衡浮箱14的组合。封闭 浮箱34置于压力平衡浮箱14的上方。在封闭浮箱34深度处的水压可能还不需要进行大 力加强。图4示出了根据本发明的海上结构的第三实施方式。相同和相似的部件用相同的 附图标记表示。图4所示的海上结构1也包括封闭浮箱34和敞口浮箱14的组合。然而，在该示例性实施方式中，浮箱34、14还安装在海上结构1的中央。图5示出了根据本发明的海上结构的第四实施方式。相同和相似的部件用相同的 附图标记表示。图5所示的海上结构1包括具有桁架腿的支撑结构2，该桁架腿插入到浮力 结构5中。支撑结构2支撑具有甲板18的上部结构3。浮力结构5包括封闭浮箱和如图 2a、2b和3所示的压力平衡浮箱的组合(未示出)。浮力结构5由系链12连接于海底10。 钢制竖向立管37在海底10和甲板18之间延伸。图6示出了根据本发明的海上结构的第五实施方式。相同和相似的部件用相同的 附图标记表示。图6所示的海上结构1延伸到船首4附近。海上结构1包括上桁架支撑结 构2和下浮力结构5。侧向系泊缆83、84将浮力结构5连接于海底。浮力结构5包括如图 2a、2b所示的浮箱(未示出)。值得注意的是，本发明并不局限于图中所示的示例性实施方式。本领域技术人员 可以在不偏离本发明范围的情况下以多种方式对该海上结构进行改变。
权利要求
一种海上结构(1)，包括-支撑负载的支撑结构(2)，-附连于所述支撑结构(2)的浮力结构(5)，所述浮力结构(5)适于完全浸没在水面(8)下方并且漂浮在海底(10)上方，所述浮力结构(5)包括至少一个浮箱(14)，所述浮箱(14)设有适于充有加压气体的第一舱(15)和与所述第一舱(15)流体连通的第二舱(16)，所述第二舱(20)适于部分地充有海水，所述海水在所述第二舱中限定水-气界面(21)，所述第一舱(15)的容积显著大于所述第二舱(16)的容积，其中，所述浮力结构(5)适于从第一深度移动到大于所述第一深度的第二深度，并且其中，所述第二舱(16)的高度和在所述第一深度处所述第二舱(16)内的所述水-气界面(21)的位置适配成使得当所述浮力结构(5)从所述第一深度移动到所述第二深度时，所述水-气界面(21)在所述第二舱(16)内上升，而不会进入所述第一舱(15)。
2.如权利要求1所述的海上结构，其中，所述第二舱(16)的高度至少等于所述第一舱(15)的高度的一半，或者至少等于所述第一舱(15)的高度。
3.如权利要求1或2所述的海上结构，其中，所述浮力结构(5)位于所述水面(8)下方 至少30米处。
4.如以上任意一项权利要求所述的海上结构，其中，所述支撑结构(2)安装在所述浮 力结构(5)上。
5.如以上任意一项权利要求所述的海上结构，其中，所述支撑结构(2)为桁架支撑结构。
6.如以上任意一项权利要求所述的海上结构，其中，所述浮箱(14)的第一舱(15)包括 具有第一直径(D1)的周向壁(23)，并且其中，所述浮箱(14)的第二舱(16)包括具有第二 直径(D2)的管状壁(24)，并且其中，所述第二直径(D2)小于所述第一直径(D1)15
7.如以上任意一项权利要求所述的海上结构，其中，所述浮箱(14)的第二舱(16)包括管。
8.如以上任意一项权利要求所述的海上结构，其中，所述浮箱(14)的第二舱(16)包括 挠性软管(16)。
9.如以上任意一项权利要求所述的海上结构，其中，所述浮箱(14)的第一舱(15)和所 述浮箱(14)的第二舱(16)以可拆卸的方式彼此连接。
10.如以上任意一项权利要求所述的海上结构，其中，所述浮箱(14)的第一舱(15)和 第二舱(16)之间的流体连通可以由阀(27)关闭。
11.如以上任意一项权利要求所述的海上结构，其中，所述浮箱(14)设有气体入口 (100)，用于将气体供给到所述浮箱(14)中从而将所述第二舱(16)中的所述水-气界面 (21)向下推动。
12.如以上任意一项权利要求所述的海上结构，其中，所述浮箱(14)的第一舱(15)包 括至少一个卸压阀，用于降低所述浮箱(14)内的气压。
13.如以上任意一项权利要求所述的海上结构，其中，所述海上结构包括侧向系泊系 统，所述侧向系泊系统包括适于连接到所述海底(10)的多个系泊缆(32)。
14.如以上任意一项权利要求所述的海上结构，其中，设有至少一个系链部件(12)，所 述至少一个系链部件(12)在所述浮力结构(5)和所述海底(10)之间大致竖向延伸，所述至少一个系链部件(12)由所述浮力结构(5)的浮力张紧。
15.如权利要求14所述的海上结构，其中，所述系链部件(12)包括钢制锚索和/或钢 或合成缆。
16.一种适于完全浸没在水面(8)下并漂浮在海底(10)上方的浮力结构(5)，所述浮 力结构(5)包括至少一个浮箱(14)，所述浮箱(14)设有适于充有加压气体的第一舱(15) 和与所述第一舱(15)流体连通的第二舱(16)，所述第二舱(16)适于部分地充有海水，所 述海水在所述第二舱中限定水-气界面(21)，所述第一舱(15)的容积显著大于所述第二 舱(16)的容积，其中，所述浮力结构(5)适于从第一深度移动到大于所述第一深度的第二 深度，并且其中，所述第二舱(16)的高度和在所述第一深度处所述第二舱(16)内的所述 水-气界面(21)的位置适配成使得当所述浮力结构(5)从所述第一深度移动到所述第二 深度时，所述水-气界面(21)在所述第二舱(16)内上升，而不会进入所述第一舱(15)。
17.如权利要求16所述的浮力结构(5)，其中，所述第二舱(16)的高度至少等于所述 第一舱(15)的高度的一半，或者至少等于所述第一舱(15)的高度。
18.—种包括至少一个浮箱(14)的浮力结构(5)，所述浮箱(14)设有适于充有加压气 体的第一舱(15)和与所述第一舱(15)流体连通的第二舱(16)，所述第二舱(16)适于部分 地充有海水，所述海水在所述第二舱中限定水-气界面(21)，所述第一舱(15)的容积显著 大于所述第二舱(16)的容积，其中，所述第二舱(16)设计成用于控制水下深度变化，从而 保持所述第一舱(15)的内部压力不变。
19.如权利要求16至18中任意一项所述的浮力结构的用途，所述用途为用于减少当所 述浮力结构(5)从第一深度移动到大于第一深度的第二深度时的浮力损失。
20.一种安装海上结构(1)的方法，包括-设置包括至少一个浮箱(14)的浮力结构(5)，所述浮箱(14)设有充有加压气体的第 一舱(15)和与所述第一舱(15)流体连通的第二舱(16)，所述第一舱(15)的容积显著大于 所述第二舱(16)的容积，-将所述浮力结构(5)完全浸没在水面(8)下方，从而在第一深度处漂浮在海底(10) 上方，其中，所述第二舱(16)部分地充有海水，所述海水在所述第二舱(16)内在第一位置 处限定水-气界面(21)，-将所述浮力结构(5)移动到大于所述第一深度的第二深度，其中，允许水进入所述第 二舱(16)从而将所述水_气界面(21)升高到所述第二舱(16)内高于所述第一位置的第 二位置，而不会进入所述第一舱(15)。
21.如权利要求20所述的方法，其中，使用至少一个诸如锚索和/或缆的系链部件 (12)将所述浮力结构(5)连接于海底(10)，此后，调节所述浮力结构(5)的浮力从而张紧 所述系链部件(12)，并且其中，随后将支撑负载的支撑结构(2)附连于所述浮力结构(5)， 之后重新调节所述浮力结构(5)的浮力。
22.如权利要求20或21所述的方法，其中，所述第二舱(16)的高度至少等于所述第一 舱(15)的高度的一半。
23.如权利要求20或21所述的方法，其中，所述第二舱(16)的高度至少等于所述第一 舱(15)的高度。
24.如权利要求20至23中任意一项所述的方法，其中，所述浮力结构(5)包括设置有控制阀的气体入口(100)，并且其中，通过所述气体入口(100)供给气体以将所述水-气界 面(21)移动到相对于所述第二舱(16)的下端低于所述第二液位的第三液位。
25.如权利要求24所述的方法，其中，将所述浮力结构(5)移动到大于第二深度的第三 深度，其中，允许水进入所述第二舱(16)从而将所述水_气界面(21)从第三液位提高到相 对于所述第二舱(16)的下端高于所述第三液位的第四液位，而不会进入所述第一舱(15)。
26.如权利要求20至25中任意一项所述的方法，其中，所述浮箱(14)的第一舱(15) 和第二舱(16)之间的流体连通可以由阀(27)关闭。
全文摘要
一种适于漂浮在海底上方的可浸没的浮力结构(5)，包括支撑负载的支撑部分，和充有气体的箱(14)。该箱具有开口和连接于所述开口从而与箱连通的管。该管部分地充有海水，海水在第一液位处限定水-气界面(21)。为了操作该可浸没的浮力结构，将浮力结构完全浸没在水面下，从而使其在第一深度处漂浮在海底上方。第二舱(20)部分地充有海水，海水在第二舱内的第一位置处限定水-气界面。之后，将浮力结构移动到大于第一深度的第二深度处。允许水进入第二舱，从而将水-气界面提高到第二舱内的高于第一位置的第二液位处而不会进入第一舱(15)。之后，调节浮力结构的浮力从而张紧锚索或缆，将支撑负载的支撑结构附连于浮力结构，然后重新调节浮力结构的浮力。
文档编号B63B35/44GK101855131SQ200880105406
公开日2010年10月6日 申请日期2008年9月2日 优先权日2007年9月3日
发明者杰克·波拉克 申请人:单点系泊公司